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Geothermisches Heizprojekt. Wie man in einem Privathaus Erdwärme erzeugt. Vorteile der Erdwärmeheizung

Man muss zugeben, dass der Durchschnittsmensch wenig über die Erschöpfung des Erdinneren, die Verschmutzung der Atmosphäre und der Umwelt im Allgemeinen durch die Verbrennung von Kohlenwasserstoffen denkt. Und erst jetzt beginnen die Menschen ernsthaft, auf umweltfreundliche und erneuerbare Energiequellen zu achten, da die Kosten für Kohlenwasserstoff-Brennstoffe stetig steigen. Eine Möglichkeit, solche unerschöpflichen Quellen zu nutzen, besteht darin, ein Haus mit der Wärme der Erde zu heizen. Informationen zur Funktionsweise und Umsetzung finden Sie in diesem Artikel.

Wie es funktioniert?

Es ist eine bekannte Tatsache, dass die Bodentemperatur in einer Tiefe von etwa 1,5 m und mehr das ganze Jahr über konstant ist. Sein Wert liegt im Bereich von plus 5-7 °C und die Temperatur steigt mit zunehmender Tiefe allmählich an. Dank dieses Phänomens lagern Menschen Lebensmittel und Gemüse aus ihren Gärten in Kellern.

Es stellt sich heraus, dass die Temperatur dort immer positiv ist und es eine Sünde wäre, diese Erdwärme nicht zum Heizen Ihres Hauses zu nutzen.

Was die Menschen am meisten anzieht, ist die Tatsache, dass die Wärmeenergie des Bodens kostenlos ist. Aber es zu extrahieren und ins Haus zu schicken, wird eine stattliche Summe kosten, worüber wir später sprechen werden.

Es ist absolut sinnlos, so schwache Wärme wie +7 °C in Räume zu bringen. Das Problem ist nicht so: Wir brauchen Energie, nicht Temperatur. Und eine normale Klimaanlage kann dabei helfen, nur auf den Kopf gestellt. Was macht er schließlich? Im Sommer entnimmt es Energie aus dem Inneren des Gebäudes und transportiert sie nach draußen, im Winter transportiert es sie in die entgegengesetzte Richtung. Dies geschieht durch Wärmeaustauschprozesse innerhalb der Kältemaschine (Carnot-Zyklus).

Kurz und einfach ausgedrückt: Im Inneren der Klimaanlage zirkuliert eine Flüssigkeit – das Kühlmittel – zwischen zwei Wärmetauschern. Im ersten Fall verdunstet es und entzieht der Raumluft Wärme, im zweiten kondensiert es und gibt diese an die Umgebung ab. Der Übergang des Kältemittels von einem Aggregatzustand in einen anderen wird durch zwei Haupteinheiten erleichtert – den Kompressor und das Expansionsventil.

Auf die gleiche Weise wird die Wärmeenergie der Erde freigesetzt. Ein auf eine Temperatur von +7 °C erhitztes Kühlmittel bewegt sich entlang einer Kontur von Rohren, die tief im Boden liegen. Im ersten Wärmetauscher trifft es auf das Arbeitsmedium Freon und verdampft. Im zweiten Schritt kondensiert Freon und überträgt die entstehende Wärmeenergie an das Heizsystem.

Durch diese Bewegung kühlt sich die Erde um 2-3 °C ab, das Haus erwärmt sich jedoch um 20-40 °C. Auf die Temperaturdifferenz sollten Sie nicht achten, da im Erdkreis 10-mal mehr Flüssigkeit zirkuliert als im Heizkreis. Der Energieverbrauch ist vernachlässigbar; Strom wird für den Betrieb des Kompressors, der Pumpe und der Automatisierung verbraucht. Im Allgemeinen beträgt das Verhältnis von Energieverbrauch zu aus dem Boden gewonnener Energie etwa 1:5-1:7.

Eine Anlage, die Erdenergie zum Heizen nutzt, hat einen eigenen Namen – Erdwärmepumpe.

Arten von Anlagen zur Erdwärmeauskopplung

Der oben kurz beschriebene innere Aufbau der Wärmepumpe bleibt in jedem Fall unverändert. Es gibt jedoch zwei Arten des Designs des externen Stromkreises, der der Erde Energie entzieht:

  • horizontal: Ein Polymerrohr mit einer bestimmten Steigung wird in einer Grube der berechneten Größe und Tiefe von 1,5 bis 2 m verlegt.
  • vertikal: Kreislaufrohre werden in tiefe Brunnen abgesenkt. Ihre Anzahl wird ebenfalls rechnerisch ermittelt.

Es ist praktisch, in der Bauphase eines Privathauses eine Grube auszuheben; dies geschieht genau an der Stelle, an der das Gebäude errichtet werden soll. Auch eine horizontale Kontur kann angeordnet werden, wenn in der Nähe des Hauses ein ausreichend großes Grundstück vorhanden ist. Wenn kein solches Gebiet vorhanden ist und nur sehr wenig Platz vorhanden ist, wird die Energie der Erde durch Erdwärmesonden aus Tiefbrunnen gesammelt. Sie müssen mehrere davon an verschiedenen Orten durchführen.

Die Enden der Rohre von einem oder mehreren Außenkreisläufen werden unterirdisch zum Haus verlegt und gelangen in den Keller des Gebäudes, wo sie mit der Wärmepumpe selbst verbunden werden. Das in unterirdischen Rohrschlangen fließende Kühlmittel ist je nach Bauregion in der Regel Wasser oder eine nicht gefrierende Flüssigkeit.

Hinsichtlich der Effizienz der Energiegewinnung aus der Erde sind vertikale Konturen den horizontalen überlegen, da sie häufig durch Grundwasserleiter verlaufen und dadurch die Wärmeauswahl verbessert wird. Sie sind auch hinsichtlich der Installationskosten führend, insbesondere wenn Brunnen unter schwierigen Bedingungen gebohrt werden.

Vorteile und Nachteile

Aus dem Boden gewonnene Wärmeenergie kostet, wie wir bereits herausgefunden haben, praktisch nichts und darin liegt der Hauptvorteil. Aber es gibt noch andere:

  • die Wärmequelle ist erneuerbar, also unerschöpflich;
  • die Umweltfreundlichkeit und Sicherheit der thermischen Anlage sind beispiellos;
  • gute Energieausbeute bei geringen Kosten;
  • Es sind keine Installations- oder Anschlussgenehmigungen erforderlich.
  • hoher Automatisierungsgrad und damit Komfort;
  • seltene Wartung;
  • geringe Brandgefahr.

Es gibt noch einen weiteren wichtigen Vorteil des Geothermiesystems. Da die Temperatur des Bodens in der Tiefe das ganze Jahr über unverändert bleibt, ist die Pumpe im Sommer keine Wärmepumpe mehr, sondern eine Kühlpumpe. Die Anlage wechselt in den Sommerbetrieb, das Kältemittel bewegt sich in die andere Richtung und die Wärmetauscher tauschen funktionell die Plätze. Wenn ein Privathaus mit Luftheizgeräten – Fan Coils – ausgestattet ist, versorgt das System diese mit kaltem Wasser, das die Luft in den Räumen kühlt.

Solaranlagen haben nur einen Nachteil, der aber so groß ist, dass er oft alle Vorteile zunichte macht. Wie Sie sich vorstellen können, handelt es sich dabei um die Kosten für Ausrüstung und Installationsarbeiten. Jeder wird verstehen, dass das Ausheben von Gruben und das Bohren von Brunnen einen hübschen Cent kosten wird; solche Arbeiten können Sie nicht mit Ihren eigenen Händen erledigen. Etwa einen Kilometer lange Rohre, die Installation selbst, die Automatisierung – all das wird eine ordentliche Summe kosten. Deshalb steht die Nutzung der Erdwärme noch immer nur sehr wenigen Menschen zur Verfügung.

Abschluss

Es ist völlig klar, dass die Nutzung der Wärmeenergie aus dem Erdreich zur Beheizung eines Hauses eine langfristige Perspektive hat. Gerade in Europa sind solche Systeme alltäglich geworden; die Einkommen unserer Bürger haben noch nicht das erforderliche Niveau erreicht. Aber Wärmepumpen sind die Zukunft, daran besteht auch kein Zweifel.

In der modernen Welt träumt fast jeder Besitzer eines Privathauses davon, dass sein Zuhause zu jeder Jahreszeit wirklich komfortabel ist: Im Sommer war das Gebäude etwas kühl, aber im kalten Winter war es warm.

Heutzutage gibt es eine Vielzahl von Brennstoffen zum Heizen von Häusern – Holz, Strom, Torf, Gas und Kohle sowie die Erdwärmeheizung eines Landhauses.

Es ist zu beachten, dass Geräte, die mit Gas, Kohle, Torf und anderen brennbaren Materialien betrieben werden können, nicht als umweltfreundlich gelten können. Der Schaden solcher Heizarten liegt auf der Hand.

Darüber hinaus steigen die Kraftstoffkosten ständig. Heutzutage möchten viele Verbraucher die aus der Erde gewonnene Wärme zum Heizen eines Privathauses nutzen.

Moderne Heizungsart

Die Vorteile der Erdwärmeheizung sind Wirtschaftlichkeit, Umweltfreundlichkeit, Sauberkeit und Sicherheit.

Benutzer sind überzeugt, dass die Gasheizung eines Privathauses die beste Option ist, es lohnt sich jedoch, auf einige sehr negative Eigenschaften zu achten. Die Nachteile eines solchen Heizsystems liegen auf der Hand.

Grundsätzlich ist die Installation einer solchen Heizung nicht möglich, wenn keine Gasleitung zum Haus oder Ferienhaus installiert ist. Die Installation der Gasanlage selbst erfordert eine nahezu ständige Wartung und die strikte Einhaltung aller Sicherheitsstandards.

Für diese Art der Beheizung der Räumlichkeiten müssen Eigentümer zudem über Sondergenehmigungen verfügen.

Geothermische Heizung gilt als die optimalste Lösung für das Problem der Beheizung eines Landhauses oder eines privaten Ferienhauses.

Fast täglich wächst die Zahl der Nutzer, die von der Wirksamkeit dieses Systems überzeugt sind und es nun nutzen, sehr schnell.

Diese Art der Heizung hat eine Vielzahl von Vorteilen. Einer der größten Vorteile ist die Wirtschaftlichkeit dieses Heizsystems sowie seine Umweltfreundlichkeit, Sauberkeit und Sicherheit.

Wie heizt man ein Landhaus mit Hilfe der Natur?

In den letzten Jahren haben einige Verbraucher begonnen, ihre Häuser mit Erdwärme zu heizen. Viele interessieren sich heute für die Frage: „Was ist eine Geothermieanlage?“

Der Aufbau und die Funktionsweise dieses Systems selbst sind ziemlich komplex zu erkennen und zu verstehen, daher lohnt es sich zur besseren Verdeutlichung, ein Beispiel zu geben.

Ein geothermisches Heizsystem funktioniert in gewisser Weise wie ein Kühlschrank, jedoch umgekehrt. Die Rolle des Gefrierschranks übernimmt in diesem Schema der Verdampfer, der sich sehr tief unter der Erde befindet.

Ein Kondensator besteht aus einer Kupferschlange, mit der Luft oder Wasser auf die gewünschte Temperatur gebracht wird. Bemerkenswert ist, dass die Temperatur des Verdampfers, der sich unter der Erde befindet, deutlich niedriger ist als über der Oberfläche.

Hersteller solcher Heizsysteme geben kühn an, dass die Temperatur im Bereich von 5-8 Grad Celsius schwankt. Heutzutage ist die Erdheizung eine bewährte Praxis, die in verschiedenen Teilen des Landes immer beliebter wird.

Dank des Einsatzes zuverlässiger und langlebiger Kompressoren sowie anderer innovativer Technologien von Kühlsystemen wurde es möglich, ungewöhnliche und einzigartige Methoden zur Erzeugung von „Wärme minderer Qualität“ zu entwickeln, die oberflächlich betrachtet der Erde können in „Qualitätswärme“ umgewandelt und anschließend frei für die Erdwärmeheizung eines Landhauses genutzt werden.

Die Wirksamkeit eines solchen Heizsystems wurde von Experten nachgewiesen, daher gibt es allen Grund, mit der industriellen Produktion des Hauptelements dieser Methode der Raumheizung - Wärmepumpen - zu beginnen.

Wie geothermische Systeme funktionieren

Funktionsprinzip einer Wärmepumpe. Klicken um zu vergrößern.

Heizen mit Erdwärme ist kein Mythos mehr, sondern gängige Praxis.

Geothermische Heizsysteme können nach dem Prinzip der physikalischen Übertragung von Wärmeenergie aus der Umgebung auf ein Kältemittel funktionieren.

Ein ähnlicher Vorgang ist beim Betrieb eines herkömmlichen Kühlschranks zu beobachten.

Mehr als 75 % der gesamten Wärmemenge, die beim Betrieb einer Anlage, die ein Haus mit Erdwärme heizt, freigesetzt werden kann, ist Umweltenergie.

Experten weisen darauf hin, dass diese Art von Energie über eine erstaunliche Fähigkeit zur Selbstheilung verfügt, sodass das geothermische Heizsystem keinerlei Schaden anrichtet oder die Energie oder das ökologische Gleichgewicht der Umwelt und unseres Planeten beeinträchtigt.

Das Heizsystem hat einen wichtigen Vorteil: Es ist absolut sicher in der Anwendung.

Geräte, die nicht viel Platz beanspruchen.

Die Beheizung eines Privathauses mit Erdwärme wird erst seit kurzem aktiv eingeführt. Experten nennen den Hauptgrund für die Entstehung solcher Heizsysteme für Privathäuser Energiekrisen, die häufig in den 70er Jahren des 20. Jahrhunderts auftraten.

Zunächst galt das Heizen mit Erdenergie als Luxus, sodass sich nur die reichsten und elitärsten Familien ein völlig innovatives Heizsystem leisten konnten.

Darüber hinaus verbreiteten sich geothermische Heizsysteme aufgrund der aktiven Entwicklung von Wissenschaft, Technologie und der Entstehung völlig neuer Technologien immer weiter und die Kosten für ihre Installation und Wartung sanken.

Die Wärmepumpe nimmt in Ihrem Zuhause nur sehr wenig Platz ein. Klicken um zu vergrößern.

Heutzutage kann es sich eine kleine Familie selbst mit einem durchschnittlichen Einkommen leisten, eine Heizungsanlage für ihr Zuhause zu installieren, ohne ihr Familienbudget ernsthaft zu belasten. Moderne Geothermieanlagen wurden qualitativ verbessert und modernisiert.

Bis heute werden die Systeme weiter verbessert, da die Schaffung neuer Einheiten zu einem geringeren Energieverbrauch und größeren Einsparungen führt.

Solche Heizsysteme arbeiten auf einem qualitativ neuen Niveau, da zur Klimatisierung und Beheizung eines Privathauses neue und ungewöhnliche Brennstoffe wie Erdenergie verwendet werden.

Das Heizen eines Privathauses mit Erdwärme ist in allen Teilen der Welt beliebt.

Denn gerade diese Energie kann behagliche, komfortable und optimale Lebensbedingungen für jeden Menschen schaffen und belastet die Umwelt nicht mit schädlichen und negativen Stoffen, wie es bei der Verbrennung von Torf, Kohle oder Gas der Fall ist.

Die Erdwärmeheizung kann problemlos ohne jegliche Verbrennungsprozesse betrieben werden, so dass sich Eigentümer keine Sorgen über die Gefahr eines Brandes oder einer Explosion des Systems machen müssen, da die Anwendung völlig sicher ist.

Vorteile der Erdwärmeheizung

Neben all den oben genannten Vorteilen besteht ein weiterer wichtiger Vorteil darin, dass keine zusätzlichen Schornsteine ​​oder Hauben angeschafft werden müssen, die möglicherweise für den unterbrechungsfreien Betrieb anderer Arten von Heizsystemen genutzt werden können.

Das Erdwärmesystem ist praktisch, da es keine schädlichen Dämpfe, Gerüche usw. abgibt; außerdem ist es erwähnenswert, dass es keinen Lärm gibt. Das Gerät selbst ist kompakt, also platzsparend.

Die Erdheizung ist auch deshalb praktisch, weil ihre Ausrüstung im Gegensatz zu Flüssigbrennstoff- und Festbrennstoffheizungen für den Menschen unsichtbar ist. Die Integrität der Fassade und des Innenraums des Ferienhauses oder Landhauses wird dadurch nicht beeinträchtigt.

Vergleichende Eigenschaften verschiedener Heizsysteme. Klicken um zu vergrößern.

Darüber hinaus muss keine Zeit mit Themen wie der Beschaffung, Lagerung und Lieferung von Treibstoff verschwendet werden, denn Experten gehen davon aus, dass die Energie unseres Planeten unerschöpflich ist.

Eine weitere sehr bemerkenswerte Tatsache ist die erstaunliche Fähigkeit einer Erdwärmepumpe, Räume im Winter zu heizen und im Sommer, wenn es heiß ist, wiederum mit Hilfe der Pumpe das Haus zu kühlen.

Ja, die Nutzung der aus dem Erdreich gewonnenen Wärme zur Beheizung eines Privathauses oder einer Berghütte ist mit erheblichen Kosten verbunden. Daher kostet es ein Vielfaches mehr als Gas- oder Dieselgeräte.

Es muss jedoch beachtet werden, dass ein solches System deutlich weniger Energie verbraucht. Wenn Sie also mit einer langfristigen Nutzung rechnen, wird sich ein solches System vollständig amortisieren.

Die Aussichten und die wirtschaftliche Machbarkeit des Einsatzes solcher Geräte werden heute immer offensichtlicher.

Platzsparend bei der Installation von Wärmepumpen

Heutzutage gibt es drei Möglichkeiten, bei der Installation von Wärmepumpen Platz zu sparen:

  1. Nutzung von thermischem Grundwasser;
  2. Betrieb von unterirdischen Schirmen;
  3. Verlegen spezieller Regenschirme in horizontaler Position, die sich unterhalb der Wintervereisung am Boden des Stausees befinden.

Ökologie des Verbrauchs: Wir wissen, dass Geothermie die Wärme der Erde ist, und der Begriff „Geothermie“ wird oft mit Vulkanen und Geysiren in Verbindung gebracht. Viele sind sich sicher, dass die Erdwärmeheizung zu Hause fantastisch ist. Aber das ist nicht so!

Wir wissen, dass Geothermie die Wärme der Erde ist, und der Begriff „Geothermie“ wird oft mit Vulkanen und Geysiren in Verbindung gebracht. In Russland wird Geothermie hauptsächlich im industriellen Maßstab genutzt; es gibt beispielsweise fernöstliche Kraftwerke, die auf der Basis der Erdwärme arbeiten. Viele sind sich sicher, dass die Erdwärmeheizung zu Hause fantastisch ist. Aber das ist nicht so!

Ein paar historische Fakten

Als in den 70er Jahren des letzten Jahrhunderts die Ölkrise ausbrach, entstand im Westen ein brennender Bedarf an alternativen Energiequellen. Zu dieser Zeit begann man mit der Entwicklung der ersten geothermischen Heizsysteme. Heute sind sie in den Vereinigten Staaten, Kanada und westeuropäischen Ländern weit verbreitet.

Wenn wir von geothermischen Energiequellen sprechen, stellen wir uns immer ein Tal voller Geysire oder Vulkane vor, aber die Quellen, die wir brauchen, liegen viel näher. Und sie helfen uns, im Winter warm und im Sommer kühl zu bleiben.

In Schweden wird beispielsweise aktiv Wasser aus der Ostsee genutzt, dessen Temperatur + 4 Grad beträgt. In Deutschland wird die Einführung von Erdwärmeheizungen sogar auf Landesebene gefördert. In Russland gibt es Pauzhetskaya, Verkhne-Mutnovskaya, Okeanskaya und andere Geothermiekraftwerke. Es gibt jedoch nur sehr wenige Hinweise auf die Nutzung der Erdenergie in unserem Privatsektor.

Echte Vor- und Nachteile

Bedeutet die Tatsache, dass Erdwärme im privaten Sektor in Russland relativ wenig Verbreitung gefunden hat, dass die Idee die Kosten ihrer Umsetzung nicht wert ist? Vielleicht lohnt es sich nicht, dieses Thema weiterzuverfolgen? Es stellte sich heraus, dass dies nicht der Fall war.

Der Einsatz einer Erdwärmeheizung für Ihr Zuhause ist eine rentable Lösung. Und dafür gibt es mehrere Gründe. Dazu gehört die schnelle Installation von Geräten, die über einen langen Zeitraum ohne Unterbrechungen arbeiten können. Wenn Sie in der Heizungsanlage hochwertiges Frostschutzmittel anstelle von Wasser verwenden, gefriert diese nicht und der Verschleiß ist minimal.

Wir listen weitere Vorteile dieser Heizungsart auf.

  • Der Kraftstoffverbrennungsprozess entfällt. Wir schaffen ein absolut feuersicheres System, das im Betrieb keine Schäden an der Wohnung verursachen kann. Darüber hinaus entfallen eine Reihe weiterer Probleme im Zusammenhang mit dem Vorhandensein von Kraftstoff: Es ist nicht mehr erforderlich, nach einem Ort für die Lagerung des Kraftstoffs zu suchen, sich um seine Vorbereitung oder Lieferung zu kümmern.
  • Akustischer Komfort. Die Wärmepumpe arbeitet nahezu geräuschlos.
  • Erheblicher wirtschaftlicher Nutzen. Während des Betriebs der Anlage sind keine zusätzlichen Investitionen erforderlich. Die jährliche Wärmeversorgung erfolgt durch die Kräfte der Natur, die wir nicht kaufen. Natürlich wird beim Betrieb einer Wärmepumpe elektrische Energie verbraucht, aber die erzeugte Energiemenge übersteigt die verbrauchte Energiemenge deutlich.
  • Umweltfaktor. Die geothermische Beheizung eines privaten Landhauses ist eine umweltfreundliche Lösung. Das Fehlen eines Verbrennungsprozesses verhindert die Freisetzung von Verbrennungsprodukten in die Atmosphäre. Wenn viele Menschen dies erkennen und ein solches Wärmeversorgungssystem weit verbreitet wird, werden die negativen Auswirkungen des Menschen auf die Natur um ein Vielfaches verringert.
  • Kompaktheit des Systems. Sie müssen in Ihrem Zuhause keinen separaten Heizraum einrichten. Benötigt wird lediglich eine Wärmepumpe, die beispielsweise im Keller aufgestellt werden kann. Die voluminöseste Kontur des Systems befindet sich unter der Erde oder unter Wasser; Sie werden sie nicht an der Oberfläche Ihres Standorts sehen.
  • Multifunktionalität. Das System kann sowohl zum Heizen in der kalten Jahreszeit als auch zum Kühlen in der Sommerhitze eingesetzt werden. Das heißt, es ersetzt nicht nur Ihre Heizung, sondern auch Ihre Klimaanlage.

Die Entscheidung für ein geothermisches Heizsystem ist kostengünstig, auch wenn Sie Geld für den Kauf und die Installation der Ausrüstung ausgeben müssen. Als Nachteil des Systems nennen sie übrigens genau die Kosten, die für die Installation und Inbetriebnahme des Systems anfallen würden. Sie müssen die Pumpe selbst und einige Materialien kaufen und Arbeiten an der Installation der externen und internen Kreisläufe des Kollektors durchführen.

Es ist kein Geheimnis, dass die Ressourcen von Jahr zu Jahr teurer werden, sodass ein autonomes Heizsystem, das sich innerhalb weniger Jahre amortisieren kann, für seinen Besitzer immer wirtschaftlich vorteilhaft ist

Allerdings amortisieren sich diese Kosten bereits in den ersten Betriebsjahren. Durch die spätere Verwendung des Kollektors können Sie erhebliche Kosten sparen. Darüber hinaus ist der Installationsprozess selbst nicht so kompliziert, dass für die Durchführung externe Spezialisten hinzugezogen werden müssten. Wenn Sie nicht bohren, können Sie alles andere selbst erledigen.

Geothermische Heizquellen

Für die Erdwärmeheizung können folgende Quellen terrestrischer Wärmeenergie genutzt werden:

  • hohe Temperatur;
  • niedrige Temperatur.

Zu den Hochtemperaturquellen zählen beispielsweise Thermalquellen. Sie können verwendet werden, ihr Umfang ist jedoch durch den tatsächlichen Standort solcher Quellen begrenzt. Während diese Art von Energie in Island aktiv genutzt wird, liegen Thermalwässer in Russland weit entfernt von besiedelten Gebieten. Sie sind in Kamtschatka am stärksten konzentriert, wo Grundwasser als Kühlmittel genutzt und in Warmwassersysteme eingespeist wird.

Um die Wärmeenergie der Erde effektiv zu nutzen, braucht man keinen Vulkan. Es reicht aus, die Ressourcen zu nutzen, die sich nur 200 Meter von der Erdoberfläche entfernt befinden

Wir verfügen aber über alle notwendigen Voraussetzungen für den Einsatz von Niedertemperaturquellen. Hierzu eignen sich die umgebenden Luftmassen, Erde oder Wasser. Zur Gewinnung der benötigten Energie kommt eine Wärmepumpe zum Einsatz. Mit seiner Hilfe wird das Verfahren durchgeführt, um die Umgebungstemperatur nicht nur zum Heizen, sondern auch zur Warmwasserversorgung eines Privathaushalts in Wärmeenergie umzuwandeln.

Funktionsprinzip der alternativen Heizung

Wenn Sie mit der Funktionsweise einer Klimaanlage oder eines Kühlschranks vertraut sind, ist die Ähnlichkeit dieser Prozesse mit dem Funktionsprinzip der Erdwärmeheizung offensichtlich. Die Basis des Systems ist eine Wärmepumpe, die an zwei Kreisläufe angeschlossen ist – einen externen und einen internen.

Um in jedem Haus ein traditionelles Heizsystem zu organisieren, ist es notwendig, Rohre für den Transport von Kühlmittel und Heizkörpern zu installieren, damit beim Erhitzen Wärme in die Räumlichkeiten strömt. In unserem Fall werden auch Rohre und Heizkörper benötigt. Sie bilden die Innenkontur des Systems. Dem Schema können warme Böden hinzugefügt werden.

Die Außenkontur wirkt deutlich größer als die Innenkontur, deren Ausmaße jedoch erst bei der Planung und Montage beurteilt werden können. Im Betrieb ist es unsichtbar, da es sich unter der Erde oder unter Wasser befindet. In diesem Kreislauf zirkuliert klares Wasser oder Frostschutzmittel auf Ethylenglykolbasis, was sehr zu bevorzugen ist.

Das geothermische Heizsystem umfasst zwei Kreisläufe – einen internen und einen externen – sowie das Herzstück des Heizsystems – eine Wärmepumpe, die durch Komprimieren des Kühlmittels dessen Temperatur erhöht

Das Kühlmittel im externen Kreislauf wird auf den Zustand des Mediums erhitzt, in dem es eingetaucht ist, und in „erwärmter“ Form der Wärmepumpe zugeführt. Dadurch wird konzentrierte Wärme an den internen Kreislauf übertragen, wodurch das Wasser in Rohren, Heizkörpern und Fußbodenheizungen erwärmt wird.

Das Schlüsselelement, das das gesamte System belebt, ist also die Wärmepumpe. Wenn Ihr Zuhause über eine gewöhnliche Waschmaschine verfügt, dann wissen Sie: Diese Pumpe nimmt ungefähr die gleiche Fläche ein. Für den Betrieb benötigt es Strom, verbraucht aber nur 1 kW und erzeugt 4-5 kW Wärme. Und das ist kein Wunder, denn die Quelle „zusätzlicher“ Energie ist bekannt – die Umwelt.

Zwei Arten von Wärmetauscherstandorten

Es gibt zwei Möglichkeiten, ein Privathaus mit Niedertemperaturenergie aus Umweltelementen zu heizen. Die Basis des Systems ist in allen drei Fällen eine Erdwärmepumpe. Der interne Kreislauf bleibt bei jeder Heizmethode unverändert und der Hauptunterschied besteht in der Position des externen Kreislaufs.

Die Erdwärmeheizung ist mit einem Wärmetauscher ausgestattet, der sich an der folgenden Stelle befindet:

  • Vertikale;
  • horizontal.

Horizontale Wärmetauscher der Systeme werden in Form einer Art Spule in einer Grube oder einem offenen Reservoir platziert, vertikale befinden sich in Brunnen, die den Grundwasserleiter durchdringen oder nicht durchdringen.

Jede der hier aufgeführten Heizungsarten zeichnet sich durch ihre eigenen Eigenschaften, Nachteile und Vorteile aus. Wenn Sie beabsichtigen, ein solches Heizsystem mit Ihren eigenen Händen zu erstellen, werden Sie daran interessiert sein, mehr über jeden Typ zu erfahren.

Vertikale Platzierung des externen Kollektors

Diese Art der Erwärmung basiert auf einem interessanten Naturphänomen: In einer Tiefe von 50–100 Metern oder mehr von der Erdoberfläche hat die Erde das ganze Jahr über die gleiche und konstante Temperatur von 10–12 Grad.

Um diese Erdenergie nutzen zu können, ist es notwendig, vertikale Brunnen zu bohren. Um die Landschaft so weit wie möglich zu erhalten, können mehrere Rohre vom gleichen Ausgangspunkt aus gebohrt werden, jedoch in unterschiedlichen Winkeln. Der Außenkreislauf des Systems wird direkt in diesen Brunnen installiert. Dadurch können Sie die Wärme effektiv von der Erde ableiten. Natürlich kann man diese Methode kaum als einfach und kostengünstig bezeichnen.

Um ein vertikales geothermisches Heizsystem zu erstellen, müssen Sie Geräte zum Bohren von Brunnen ohne den Einsatz einer Bohranlage verwenden. Die Lösung der Probleme beim Bau des Systems ist recht arbeitsintensiv

Dies ist dann relevant, wenn das an das Haus angrenzende Gebiet bereits bebaut ist und eine Störung seiner Landschaft unpraktisch ist. Die Bohrtiefe eines Brunnens kann 50 bis 200 Meter betragen. Die spezifischen Parameter des Brunnens hängen von der geologischen Situation am Standort und den Parametern des zukünftigen Bauwerks ab. Die Lebensdauer dieser Konstruktion beträgt ca. 100 Jahre.

Um eine vertikale Version des Systems mit einem Wärmetauscher zu installieren, der Energie aus dem Grundwasser gewinnt, müssen zwei wasserführende Brunnen gebohrt werden. Aus einem von ihnen, dem so genannten Debitauslass, wird mit einer Pumpe Wasser angesaugt, das nach der Wärmeübertragung in den zweiten, aufnehmenden Auslass abgelassen wird.

Der Nachteil einer Geothermieanlage mit zwei Brunnen besteht darin, dass sie nicht effizient genug ist, um ein Landhaus zu heizen. Die Umwälzpumpe verschwendet zu viel Energie. Um das Kühlmittel dem beheizten Fußbodenkreislauf zuzuführen, reicht die dabei entstehende Wärmeenergie jedoch völlig aus

Horizontale Anordnung des Erdkollektors

Um den externen Kreislauf für die horizontale Heizung zu verlegen, müssen Sie wissen, bis zu welcher Tiefe der Boden in Ihrem Gebiet gefriert. Die Rohre werden in vorbereiteten Gräben unterhalb des Gefrierpunkts verlegt und bedecken einen ziemlich großen Raum: um ein Haus mit einer Fläche von 200-250 Quadratmetern zu heizen. Quadratmeter benötigen Sie etwa 600 Quadratmeter. Meter Wärmetauscher. Das sind sechshundert Quadratmeter.

Der Nachteil dieser Konstruktion ist die große Fläche, die sie einnimmt. Wenn Sie auf Ihrem Grundstück einen Rasen mit Gras und Blumen benötigen, ist dies Ihre Option. Es ist besser, Sammelrohre von Obstbäumen fernzuhalten.

Es ist klar, dass unter solchen Bedingungen der Umfang der Aushubarbeiten erheblich sein wird. Darüber hinaus müssen Sie in Ihrem Plan die Lage von Bäumen und anderer Vegetation auf dem Gelände berücksichtigen, um diese nicht einzufrieren. Beispielsweise sollten Sammelrohre nicht näher als eineinhalb Meter von Bäumen entfernt liegen.

Diese Installationsmethode wird in der Regel dann verwendet, wenn das Gelände gerade für den Bau erschlossen wird. Alle Berechnungen und Pläne für den Bau eines Ferienhauses, die Organisation seiner Heizung und die Planung des Grundstücks werden am besten gleichzeitig durchgeführt.

Eintauchen eines horizontalen Wärmetauschers in ein Gewässer

Diese Methode erfordert einen besonderen Standort des Haushalts – in einer Entfernung von etwa 100 Metern von einem Stausee ausreichender Tiefe. Darüber hinaus darf das angegebene Reservoir nicht bis zum Boden zufrieren, an dem sich die Außenkontur des Systems befindet. Und dafür darf die Fläche des Stausees nicht weniger als 200 Quadratmeter betragen. Meter.

Der offensichtliche Vorteil dieser Methode besteht darin, dass keine zwingenden arbeitsintensiven Aushubarbeiten erforderlich sind, obwohl Sie immer noch an der Unterwasserposition des Kollektors herumbasteln müssen. Für die Durchführung solcher Arbeiten ist außerdem eine Sondergenehmigung erforderlich. Am wirtschaftlichsten ist jedoch immer noch eine Geothermieanlage mit Wasserenergie.

Machen Sie es selbst: Was und wie

Wenn Sie eine Erdwärmeheizung selbst installieren möchten, ist es besser, den externen Kreislauf fertig zu kaufen. Natürlich denken wir nur über Möglichkeiten nach, den externen Wärmetauscher horizontal zu positionieren: unter der Erdoberfläche oder unter Wasser. Es ist viel schwieriger, einen vertikalen Brunnenkollektor selbst zu installieren, wenn Sie nicht über die entsprechende Ausrüstung und Bohrkenntnisse verfügen.

Eine Wärmepumpe ist kein sehr großes Gerät. Es wird nicht viel Platz in Ihrem Zuhause einnehmen. Schließlich ist er in seiner Größe beispielsweise mit einem herkömmlichen Festbrennstoffkessel vergleichbar. Den internen Stromkreis Ihres Hauses daran anzuschließen, ist keine schwierige Aufgabe. Tatsächlich läuft alles genauso ab wie bei der Organisation der Heizung mit herkömmlichen Wärmequellen. Die Hauptschwierigkeit liegt im Design des externen Schaltkreises.

Diese Anordnung des Hauses relativ zum Teich ist häufiger. Hauptsache, der Stausee ist nicht weiter als 100 Meter von der Hütte entfernt

Die beste Option wäre die Nutzung eines Stausees, wenn dieser in einer Entfernung von nicht mehr als 100 Metern gefunden wird. Es ist notwendig, dass seine Fläche 200 Quadratmeter und seine Tiefe 3 Meter überschreitet, was den durchschnittlichen Gefrierparameter darstellt. Wenn Ihnen dieses Gewässer nicht gehört, kann es schwierig werden, eine Nutzungsgenehmigung zu erhalten.

Handelt es sich bei dem Stausee um einen Teich auf Ihrem Grundstück, wird die Sache einfacher. Das Wasser aus dem Teich kann vorübergehend abgepumpt werden. Dann ist die Arbeit an der Unterseite ganz einfach: Sie müssen die Rohre spiralförmig verlegen und in dieser Position fixieren. Aushubarbeiten sind lediglich für das Ausheben eines Grabens erforderlich, der für den Anschluss des externen Kreislaufs an die Wärmepumpe erforderlich ist.

Nachdem alle Arbeiten abgeschlossen sind, kann der Teich wieder mit Wasser gefüllt werden. In den nächsten hundert Jahren soll der externe Wärmetauscher einwandfrei funktionieren und seinem Besitzer keine Probleme bereiten.

Wenn Sie über ein Grundstück verfügen, auf dem Sie lediglich Wohnraum bauen und einen Garten anlegen müssen, ist die Planung eines horizontalen Erdwärmetauschers sinnvoll. Dazu sollten Sie die Fläche des zukünftigen Kollektors vorab berechnen, basierend auf den oben bereits angegebenen Parametern: 250-300 Quadratmeter Kollektor pro 100 Quadratmeter. Meter beheizte Fläche des Hauses.

Wenn Sie ein Grundstück ohne Bebauung oder Vegetation haben, das Sie erhalten möchten, können Sie den Boden beim Anlegen einer äußeren horizontalen Bodenkontur einfach entfernen: Dies ist einfacher als das Ausheben von Gräben

Die Gräben, in denen die Leitungen verlegt werden sollen, müssen unterhalb des Gefrierpunktes des Bodens ausgehoben werden. Besser noch: Entfernen Sie einfach den Boden bis zur Gefriertiefe, verlegen Sie die Rohre und bringen Sie den Boden dann wieder an seinen Platz. Die Arbeit ist arbeitsintensiv und komplex, aber mit großem Willen und Entschlossenheit können Sie sie erledigen.

Kosten und Amortisationsaussichten

Die Kosten für die Ausrüstung und deren Installation beim Bau einer Erdwärmeheizung hängen von der Leistung der Anlage und dem Hersteller ab. Jeder wählt einen Hersteller aufgrund seiner eigenen Überlegungen und Informationen über den Ruf und die Zuverlässigkeit einer bestimmten Marke. Die Leistung hängt jedoch von der zu versorgenden Raumfläche ab.

Diese Abbildung fasst die Vorteile der Verwendung eines Erdwärmeheizsystems zusammen. Genau dieses Verhältnis von ein- und ausgehender Energie ermöglicht es, dass sich die Anlage zunächst schnell amortisiert und dann dem Besitzer Geld spart

Unter Berücksichtigung der Energie schwanken die Kosten für Wärmepumpen in folgenden Bereichen:

  • für 4-5 kW – 3000-7000 konventionelle Einheiten;
  • für 5-10 kW – 4000-8000 konventionelle Einheiten;
  • für 10-15 kW – 5000-10000 konventionelle Einheiten.

Rechnet man zu diesem Betrag noch die Kosten hinzu, die für die Durchführung der Installationsarbeiten anfallen (20-40 %), dann kommt man auf einen Betrag, der für viele absolut unrealistisch erscheint. Aber all diese Kosten werden sich in einem sehr angemessenen Zeitrahmen amortisieren. Für den Strom, der zum Betrieb der Pumpe benötigt wird, fallen künftig nur noch geringe Kosten an. Und das ist alles!

Aufgrund der unzureichenden Effizienz geothermischer Anlagen zur Beheizung von Wohngebäuden werden sie als Ergänzung zu den Hauptwärmenetzen eingesetzt oder in Komplexen mit zwei oder mehr Wärmetauschern gebaut

Wie die Praxis zeigt, ist die Erdwärmeheizung besonders für Häuser mit einer beheizten Gesamtfläche von 150 Quadratmetern von Vorteil. Meter. Innerhalb von fünf bis acht Jahren amortisieren sich alle Kosten für die Installation von Heizsystemen in diesen Häusern vollständig.

Video über die Prinzipien und Ergebnisse der Operation

Wenn es Ihnen leichter fällt, visuelle Informationen wahrzunehmen, können Sie in diesem Video mit eigenen Augen genau sehen, wie ein Geothermiesystem funktioniert, und mehr darüber erfahren, wer von dieser Art der Heizung profitiert und warum.

Wir laden Sie ein, sich ein kurzes Video anzusehen, in dem der Besitzer eines horizontalen Erdkollektors über seine Eindrücke vom Betrieb spricht. Darüber hinaus erfahren Sie in diesem Video mehr über die laufenden Kosten, die mit dem Betrieb einer Erdwärmeheizung verbunden sind.

Das Thema dieses Artikels ist die Nutzung der Erdwärme zum Heizen. Ist es möglich, Wärmeenergie aus der Tiefe zu gewinnen?

Und wenn ja, sprechen wir ausschließlich von komplexen und teuren Hightech-Designs oder kann man etwas mit eigenen Händen machen?

Voraussetzungen

Warum braucht man eigentlich eine Erdwärme? Schließlich bietet der moderne Markt viele fertige Lösungen für Strom, Gas, Solar und feste Brennstoffe ...

Es ist einfach. Die Energiepreise steigen und übertreffen das Einkommenswachstum der Russen deutlich. Gleichzeitig ist es nicht schwer, ein weiteres exponentielles Wachstum vorherzusagen: Da die Gas- und Ölreserven innerhalb der Lebensdauer unserer Generation erschöpft sein werden, werden ihre Reste zu exorbitanten Preisen verkauft.

Es ist logisch, auf erneuerbare Wärmequellen umzusteigen. Aber welche?

Lassen Sie uns die Möglichkeiten bewerten.

  • Die Sonne ist eine ausgezeichnete Wärmequelle. Aber es ist zu launisch: Mehrere Wochen klares Wetter können Schnee und einem grauen Schleier über uns weichen.
    Darüber hinaus zwingt Sie die Nacht dazu, Wärme entweder zu speichern oder sie nur als Hilfsenergiequelle zu nutzen.

Nützlich: In einem warmen, sonnigen Klima ist eine Heizung mit Sonnenkollektoren grundsätzlich machbar, allerdings mit einer großen Fläche und einem großen Wärmespeicher.
Für den Fall länger anhaltenden schlechten Wetters ist jedoch weiterhin eine Ersatzwärmequelle erforderlich.

  • Auch der Wind ist zu wechselhaft. Zudem ist es nicht überall einsetzbar: Täler und Geländefalten schaffen viele Bereiche mit konstanter Ruhe.

Aber ein Haus mit der Wärme der Erde mittels Geothermie zu heizen, ist kein solches Problem. In einer Tiefe von einem bis fünf oder sechs Metern hat der Boden überall und immer eine konstante Temperatur, die mit zunehmender Tiefe zunimmt.

Erdwärmepumpe

Wie kann man die Wärme der Erde zum Heizen nutzen?

Fertige Lösungen gibt es schon seit einigen Jahrzehnten. Diese sind geothermisch. Wie sind sie gebaut?

Stellen Sie sich vor, wie ein Kühlschrank funktioniert.

  • Das Kältemittelgas wird vom Kompressor komprimiert und dabei sehr heiß.
  • Anschließend wird es durch einen Wärmetauscher geleitet, wodurch überschüssige Wärme abgeführt und auf Raumtemperatur abgekühlt wird.
  • Das abgekühlte Kältemittel gelangt in den Kühlkreislauf des Gefrierschranks, wo es sich ausdehnt und wie jeder Stoff, wenn sein Aggregatzustand von flüssig zu gasförmig wechselt, stark abkühlt und... den Raum um ihn herum abkühlt.
  • Anschließend strömt das Kältemittel zur Verdichtung zurück zum Kompressor – und weiter im Kreis.

Uns interessieren zwei Fakten:

  1. Ein Kühlschrank ist in der Lage, einem kalten Gegenstand Wärme zu entziehen und sie an einen warmen Gegenstand abzugeben. In diesem Fall wird die Wärme von -18 °C vom Gefrierschrank an die Raumluft übertragen.
  2. Die Menge der gepumpten Wärmeenergie ist um ein Vielfaches höher als der Energieverbrauch für den Betrieb des Kompressors.

Ersetzen Sie nun den Gefrierschrank durch Erde in geringer Tiefe mit konstanter Temperatur – und Sie erhalten ein funktionsfähiges Modell einer Erdwärmepumpe. Beachten Sie, dass zum Heizen Ihres Hauses größtenteils die Energie der Erde genutzt wird. Die Stromkosten decken maximal 30 Prozent der thermischen Kapazität.

Es ist klar, dass die Erdheizung nicht nur einen Heizkörper zur Wärmeabgabe erfordert, sondern auch einen Wärmetauscher auf der zweiten Seite des Kreislaufs, der die Wärme aus dem Erdreich abführt. Wie könnte er sein?

Vertikaler Kollektor

Am häufigsten erfolgt die Wärmeübertragung durch vertikale Sonden, die bis zu einer Tiefe von mehreren zehn Metern eingetaucht sind. In geringer Entfernung vom Haus werden mehrere Brunnen gebohrt, in die Rohre (meist aus vernetztem Polyethylen) eingetaucht werden. Große Tiefe bedeutet absolut stabile und hohe Temperatur; Darüber hinaus benötigen Wärmetauscher keine große Fläche.

Ein wesentlicher Nachteil der Beheizung eines Hauses mit Erdenergie ist bei dieser Umsetzung der hohe Installationsaufwand. Genauer gesagt, der Bohrpreis: Er beginnt bei 2000 Rubel pro laufendem Meter Brunnen. Die Gesamtkosten für 2-4 Brunnen mit einer Tiefe von 50-60 Metern lassen sich leicht berechnen.

Horizontaler Kollektor

In den Regionen des Landes, in denen der Winter nicht zu streng ist und die Gefriertiefe des Bodens einen Meter bis eineinhalb Meter nicht überschreitet, werden jedoch häufig horizontale Kollektoren eingesetzt. Die gleichen Wärmetauscherrohre werden in einem Graben verlegt, der leicht selbst ausgehoben werden kann. Es ist klar, dass die Installationskosten um ein Vielfaches reduziert werden.

Bitte beachten Sie: Unterschätzen Sie nicht den Umfang der Arbeit. Beispielsweise beträgt die Gesamtlänge der Sammelrohre für ein Haus mit einer Fläche von 275 m2 etwa 1200 Meter.

Neben Schaufelschwielen verspricht Ihnen das Erhitzen der Erde mit Wärme in dieser Umsetzung ein weiteres Problem. Der Kollektor nimmt eine große Fläche ein, die um ein Vielfaches größer ist als die Gesamtfläche des Hauses. Darüber hinaus können Sie es nicht für einen Gemüsegarten oder Garten verwenden: Die Wurzeln der Pflanzen werden vom Sammler eingefroren.

Das Foto zeigt den Einbau eines horizontalen Wärmetauschers.

Luftverteiler

Glücklicherweise gibt es neben den Kosten für Zehntausende immergrüner Einheiten auch andere Möglichkeiten, ein Landhaus vom Boden aus zu heizen. Einer der einfachsten ist der Luft-Erde-Kollektor.

Denken Sie daran: Um die Luft in einem Wohnzimmer auf ein akzeptables Maß zu erwärmen, benötigen Sie eine bestimmte Menge an Wärmeenergie. Darüber hinaus sind die Kosten umso höher, je niedriger die anfängliche Lufttemperatur ist.

Sie können die Lufttemperatur am Einlass des Lüftungssystems jedoch völlig kostenlos erhöhen. Konstante Bodentemperatur, erinnerst du dich?

Die Anleitung zur Nutzung der Erdenergieheizung ist denkbar einfach:

  • Wir führen den Zulufteinlass unterhalb des Gefrierpunkts in den Boden.
  • Wir verlegen gerade, gebogene oder mehrrohrige Kollektoren mit herkömmlichen Abwasserrohren. Die Form wird durch Ihr Gartengrundstück bestimmt. Die ungefähre Gesamtlänge des Kollektors beträgt 1,5 Meter pro Quadratmeter Hausfläche.
  • Am vom Haus am weitesten entfernten Ende des Kollektors machen wir einen Lufteinlass, bringen das Rohr auf eine Höhe von mindestens eineinhalb Metern über dem Boden und statten es mit einem Schirm-Deflektor aus. Es ist klar, dass Luft in das Haus gedrückt werden muss.

Täuschen Sie sich nicht: Das beschriebene Heizen aus der Wärme der Erde wird Ihre Probleme mit der Wärmeenergie nicht vollständig und kostenlos lösen.

Aber es ermöglicht Ihnen, eines der einfachen und kostengünstigen Schemata umzusetzen:

  • Die einströmende Luft mit einer Temperatur von etwa 10 °C kann mit jeder Heizung (Elektro-, Gas-, Solarheizung usw.) erwärmt und über Lüftungskanäle in den Räumen verteilt werden. Die Kosten im Vergleich zur Notwendigkeit, kalte Straßenluft zu erwärmen, werden um ein Vielfaches gesenkt.
  • Eine alternative Lösung besteht darin, Luft aus dem Untergrund zu nutzen, um sie über die Außeneinheit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe oder einer herkömmlichen Klimaanlage zu blasen. Bei +10 °C kann JEDE externe Einheit jedes Geräts dieser Klasse effektiv arbeiten. Das wichtigste technische Problem besteht darin, den erforderlichen Luftstrom bereitzustellen.

Abschluss

Und zum Schluss noch ein kleines persönliches Erlebnis. Der Autor des Artikels lebt in einem Privathaus in einer Region mit recht warmem Klima. Unter dem Haus befindet sich ein Keller mit Betonboden mit einer Fläche von 75 m2, in dem das ganze Jahr über eine Temperatur von 10-12 Grad herrscht. Es ist klar, dass bei einem solchen Wärmetauscherbereich die Lufttemperatur im Keller recht stabil ist.


Eines der Heizgeräte im Haus ist eine normale Haushaltsklimaanlage mit einer Außeneinheit im Keller und einer Inneneinheit im ersten Stock. Durch diese Anordnung arbeitet die Klimaanlage auch bei deutlich unter Null liegenden Außentemperaturen mit maximaler Effizienz und entzieht der Luft im Keller und weiter vom Boden entfernt Wärme.

Die Außeneinheit des Split-Systems befindet sich traditionell auf der Straße. Wenn die Temperatur in Ihrem Keller jedoch stabil ist, warum nicht dorthin verlegen?

Weitere Informationen finden Sie wie gewohnt im dem Artikel beigefügten Video. Warme Winter!

Es gibt viele verschiedene Möglichkeiten, Ihr Zuhause zu heizen. Die Aufmerksamkeit der Menschen liegt natürlich auf der Suche nach Methoden, die am wenigsten Energie verbrauchen. Eine so fortschrittliche Methode der Wärmegewinnung wie die Nutzung unterirdischer Quellen löst heftige Debatten aus.

Wie funktioniert es?

Das Funktionsprinzip der Erdwärmeheizung beruht auf dem Einsatz von Wärmepumpen. Sie arbeiten nach dem klassischen Carnot-Zyklus, indem sie tief unten kaltes Kühlmittel ansaugen und im Gegenzug einen auf 50 Grad erhitzten Flüssigkeitsstrom im Heizsystem erhalten. Das Gerät arbeitet mit einem Wirkungsgrad von 350 bis 450 % (dies widerspricht nicht den grundlegenden physikalischen Gesetzen; warum wird später erläutert). Eine Standard-Wärmepumpe heizt ein Haus oder ein anderes Gebäude 100.000 Stunden lang mit der Wärme der Erde (das ist der durchschnittliche Zeitraum zwischen vorbeugenden Großreparaturen).

Die Erwärmung auf 50 Grad war kein Zufall. Basierend auf den Ergebnissen spezieller Berechnungen und der Untersuchung praktisch implementierter Systeme wurde dieser Indikator als der effektivste anerkannt. Daher wird die Erdheizung, die den Energiefluss aus dem Untergrund nutzt, überwiegend nicht durch Heizkörper, sondern durch einen warmen Boden oder einen Luftkreislauf ergänzt. Im Durchschnitt können bei 1000 W Energie, die die Pumpe antreibt, etwa 3500 W Wärmeenergie nach oben gefördert werden. Vor dem Hintergrund der stark steigenden Kosten für Kühlmittel im Hauptnetz und anderen Heizmethoden ist dies ein sehr erfreulicher Indikator.

Die Erdwärmeheizung besteht aus drei Kreisläufen:

  • Erdkollektor;
  • Wärmepumpe;
  • eigentlich der Heizkomplex des Hauses.

Ein Kollektor ist eine Ansammlung von Rohren, die durch eine Pumpe zur Umwälzung ergänzt werden. Das Kühlmittel im externen Kreislauf hat eine Temperatur von 3 bis 7 Grad. Und selbst eine so scheinbar unbedeutende Streuung ermöglicht es dem System, die gestellten Aufgaben effektiv zu lösen. Zur Wärmeübertragung wird entweder Ethylenglykol in reiner Form oder eine Mischung mit Wasser verwendet. Nur wasserbasierte Erdwärmekreisläufe sind selten.

Der Grund ist einfach: Das Wasser, das in einer ausreichend erhitzten Bodenschicht entsteht, korrodiert schnell die Ausrüstung. Und selbst eine solche Flüssigkeit kann an keinem beliebigen Ort gefunden werden. Die Wahl eines bestimmten Kühlmittels wird durch die Konstruktionsentscheidungen der Ingenieure bestimmt. Die Auswahl der Pumpe richtet sich nach der Ausführung der übrigen Anlagenteile. Da die Tiefe des Brunnens (Einbauniveau der Geräte) durch die natürlichen Bedingungen bestimmt wird, hängen die entscheidenden Unterschiede zwischen den Arten von Geothermiesystemen mit der Gestaltung des Kollektors im Boden zusammen.

Die horizontale Struktur impliziert die Position des Kollektors unterhalb der Gefrierlinie des Bodens. Je nach Gebiet bedeutet dies eine Vertiefung von 150–200 cm. Solche Kollektoren können mit verschiedenen Rohren ausgestattet werden, sowohl aus Kupfer (mit einer Außenschicht aus PVC) als auch aus Metall-Kunststoff. Um 7 bis 9 kW Wärme zu erhalten, müssen Sie mindestens 300 Quadratmeter verlegen. m Sammler. Mit dieser Technik können Sie nicht näher als 150 cm an die Bäume herankommen, und nach Abschluss der Installation müssen Sie den Bereich landschaftlich gestalten.

Bei einem vertikal ausgerichteten Reservoir werden mehrere Bohrlöcher gebohrt, die zwangsläufig in unterschiedliche Richtungen ausgerichtet sind und jeweils in einem eigenen Winkel gebohrt werden. Im Inneren der Brunnen befinden sich Erdwärmesonden, deren thermische Leistung 1 linear beträgt. m erreicht etwa 50 W. Es lässt sich leicht berechnen, dass für eine identische Wärmemenge (7-9 kW) 150-200 m Brunnen installiert werden müssen. Der Vorteil liegt in diesem Fall nicht nur in der Einsparung, sondern auch darin, dass sich die Landschaftsstruktur des Territoriums nicht verändert. Es muss lediglich eine kleine Fläche für die Installation des Senkkastenblocks und für die Installation des konzentrierenden Kollektors bereitgestellt werden.

Ein wasserbeheizter Kreislauf ist sinnvoll, wenn es möglich ist, die externe Wärmetauschereinheit bis zu einer Tiefe von 200 bis 300 cm in einen See oder Teich zu bringen. Voraussetzung ist jedoch, dass sich das Reservoir in einem Umkreis von 0,1 km befindet das beheizte Gebäude und die Fläche der Wasseroberfläche mindestens 200 Quadratmeter. m. Es gibt auch Luftwärmetauscher, bei denen der äußere Kreislauf Wärme aus der Atmosphäre erhält. Diese Lösung funktioniert gut in den südlichen Regionen des Landes und erfordert keine Erdarbeiten. Die Schwächen des Systems sind eine geringe Effizienz, wenn die Temperatur auf 15 Grad sinkt, und ein völliger Stopp, wenn die Temperatur auf 20 Grad sinkt.

Besonderheiten

Erstens verbraucht die geothermische Beheizung eines Landhauses keinen teuren und luftverschmutzenden mineralischen Brennstoff. Bereits 7 von 10 in Schweden neu gebauten Häusern werden auf diese Weise beheizt. An heißen Tagen verwandeln sich geothermische Anlagen von einer Heizung in eine passive Klimatisierung. Entgegen der landläufigen Meinung sind für den Betrieb eines solchen Heizsystems weder Vulkane noch Geysire erforderlich. Im häufigsten flachen Gelände funktioniert es nicht schlechter.

Die einzige Voraussetzung ist, dass der Wärmekreislauf einen Punkt unterhalb der Gefrierlinie erreicht, wo die Bodentemperatur immer zwischen 3 und 15 Grad liegt. Ultrahohe Effizienz scheint nur den Naturgesetzen zu widersprechen; Die Wärmepumpe ist mit Freon gesättigt, das selbst unter dem Einfluss von scheinbar „eisigem“ Wasser verdunstet. Der Dampf erwärmt den dritten Kreislauf. Dieses Schema stellt einen umgedrehten Kühlschrank dar. Daher bezieht sich der Pumpenwirkungsgrad nur auf das Mengenverhältnis von elektrischer Energie und thermischen Ressourcen. Der Antrieb selbst funktioniert „wie erwartet“, mit unvermeidlichen Energieverlusten.

Vorteile und Nachteile

Die objektiven Vorteile der Erdwärmeheizung können berücksichtigt werden:

  • ausgezeichnete Effizienz;
  • eine solide Lebensdauer (eine Wärmepumpe hält 2-3 Jahrzehnte und geologische Sonden bis zu 100 Jahre);
  • Betriebsstabilität unter nahezu allen Bedingungen;
  • fehlende Verbindung zu Energieressourcen;
  • völlige Autonomie.

Es gibt ein großes Problem, das verhindert, dass Erdwärme zu einer wirklich weit verbreiteten Lösung wird. Dies ist, wie die Bewertungen der Eigentümer zeigen, der hohe Preis der zu erstellenden Struktur. Um ein gewöhnliches Haus von 200 Quadratmetern zu heizen. m (nicht so selten), muss ein schlüsselfertiges System für 1 Million Rubel gebaut werden, bis zu 1/3 dieses Betrags kostet eine Wärmepumpe. Automatisierte Installationen sind sehr komfortabel und können bei richtiger Konfiguration jahrelang ohne menschliches Eingreifen funktionieren. Alles hängt nur von der Verfügbarkeit kostenloser Mittel ab. Ein weiterer Nachteil ist die Abhängigkeit von der Stromversorgung des Pumpenaggregats.

Die Brandgefahr in einer Erdwärmeheizungsanlage ist gleich null. Es ist nicht zu befürchten, dass sie zu viel Platz im Haus einnimmt; die notwendigen Teile benötigen ungefähr die gleiche Fläche wie eine gewöhnliche Waschmaschine. Darüber hinaus wird Platz frei, der normalerweise für die Kraftstofflagerung reserviert werden müsste. Es ist unwahrscheinlich, dass Sie die erforderlichen Konturen selbst erstellen können. Es ist auch besser, das Design Profis anzuvertrauen, da der kleinste Fehler unangenehme Folgen haben kann.

Anordnung

Viele Menschen versuchen, mit eigenen Händen eine Erdwärmeheizung zu erzeugen. Damit ein solches System funktioniert, sind jedoch sorgfältige Berechnungen und die Erstellung eines Rohrführungsplans erforderlich. Sie können den Brunnen nicht näher als 2-3 m an das Haus bringen. Die maximal zulässige Bohrtiefe beträgt 200 m, Brunnen mit einer Tiefe von 50 m weisen jedoch eine gute Effizienz auf.

Berechnungen

Die wichtigsten Parameter, die bei allen Berechnungen berücksichtigt werden, sind:

  • Temperatur (Tiefen von 15–20 m oder mehr erwärmen sich je nach Bedingungen auf 8–100 Grad);
  • extrahierter Leistungswert (Durchschnittswert - 0,05 kW pro 1 m);
  • der Einfluss von Klima, Luftfeuchtigkeit und Kontakt mit Grundwasser auf die Wärmeübertragung.

Sehr interessant ist, dass völlig trockenes Gestein nicht mehr als 25 W pro 1 m abgibt, und wenn Grundwasser vorhanden ist, steigt dieser Wert auf 100-110 W. Wir dürfen nicht vergessen, dass die Standardbetriebszeit einer Wärmepumpe 1800 Stunden pro Jahr beträgt. Wenn Sie diesen Wert überschreiten, wird das System nicht effizienter, aber der Verschleiß nimmt rapide zu. Was noch schlimmer ist: Eine übermäßige Ausbeutung der thermischen Ressourcen des Untergrunds führt zu dessen Abkühlung und sogar zum Gefrieren von Gesteinen in der Arbeitstiefe. In der Folge kann es zu Bodensenkungen und teilweise auch zu Schäden an Arbeitsleitungen und oberirdischen Bauwerken kommen.

Die Maßnahmen zur Regeneration der Bodeneigenschaften müssen sorgfältig berechnet werden. Nur durch die periodische Zufuhr von Wärme in den Brunnen, statt sie nach außen abzuführen, kann ein stabiler Betrieb des Systems über viele Jahre hinweg gewährleistet werden. Wie oft dies zu tun ist und was sonst noch zu tun ist, wird durch Berechnungen erfahrener Designer bestimmt. Die Amortisationszeit einer Erdwärmeheizung beträgt selbst bei höchster Effizienz mindestens 10 Jahre. Daher sollten Sie neben den technischen Aspekten auch die Wirtschaftlichkeit des Projekts sorgfältig berücksichtigen.

Arbeitsablauf

Die Wärmeversorgung aus unterirdischen Quellen muss nach einem streng entwickelten Algorithmus erfolgen. Da Wasser- und Luftsysteme nur begrenzt nutzbar sind, umfassen die meisten praktisch genutzten Optionen das Bohren von Brunnen. Und das ist ein weiterer Grund, warum man nicht alles selbst machen kann. Nur mit spezieller Ausrüstung können Sie bis zu einer Tiefe von 20-100 m vordringen, wo die notwendigen Bedingungen für die Erwärmung geschaffen werden. Als Sonden können Kunststoffrohre verwendet werden, die für einen Druck von ca. 6 bar ausgelegt sind.

Um die Effizienz des Systems zu steigern, verwenden Sie 3- oder 4-Leiter-Kabelbäume, deren Endabschnitte in Form des Buchstabens U verbunden sind. Die Erwärmung entlang der Kontur ist sehr wichtig, da dadurch Risse in den Rohren bei starkem Frost vermieden werden. Diese Erwärmung erfolgt über einen Draht, der in die Mitte des Kanals gespannt ist und über den Strom zugeführt wird. Ist der Einsatz von Energiepfählen nicht möglich, müssen Horizontalempfänger eingesetzt werden. Für sie wird eine Plattform mit den Maßen 15x15 m vorbereitet, von der der Boden bis zu einer Tiefe von 0,5 m abgetragen wird.

Dieser gesamte Bereich wird für die Verlegung von Sonden benötigt. Häufig kommen Elektromatten oder Rohre zum Wärmeaustausch zum Einsatz. Um die Effizienz der Heizungsanlage zu steigern, werden Rohre spiralförmig oder in Form einer „Schlange“ verlegt. Es ist unmöglich, mit Sicherheit zu sagen, was besser ist – vorgefertigte Komplexe, die in Serie hergestellt werden, oder Selbstmontage. Im ersten Fall wird das Kompatibilitätsproblem automatisch gelöst, im zweiten Fall erhöht sich die Flexibilität und das Modernisierungspotenzial steigt (allerdings muss dem Design mehr Aufmerksamkeit geschenkt werden).

Hobbybauer können von einem herkömmlichen Wärmespeicher abrücken und ihn durch einen Betonestrich ersetzen. Durch die Erdwärmeheizung in einem solchen System können Sie auf erhebliche Temperaturschwankungen verzichten. Sie können Experimente mit verschiedenen Kühlmitteln durchführen und Kompressoren mit unterschiedlicher Leistung installieren. Durch die richtige Berechnung der Lasten und die richtige Wärmeverteilung auf die Verbraucherkreise können Sie die Effizienz des Systems um 15–20 % steigern. Gleichzeitig werden die Stromkosten spürbar gesenkt.

Horizontal verlegte Rohre werden in einer Tiefe von 50-300 cm verlegt. Um die Fläche der Leitungen möglichst klein zu halten, werden diese in Form von Windungen ausgeführt. Zwischen zwei getrennten Leitungen müssen jedoch mindestens 200 mm liegen. Vor jeder Baumaßnahme muss eine Bestimmung der Wärmeleistung des Bodens erfolgen. Wenn sie weniger als 20 W pro 1 Quadratmeter beträgt. m, ein geothermischer Kreislauf hat keinen Sinn. Um den Abfluss des Grundwassers zu gewährleisten, wird der Boden der Gruben mit einer Sandschicht bedeckt. Rohre auf Basis von vernetztem Polyethylen erbringen eine gute Leistung.